DE2505089B2

DE2505089B2 - Verfahren und Vorrichtungen zur Messung der Schadstoffbelastung am Arbeitsort

Info

Publication number: DE2505089B2
Application number: DE19752505089
Authority: DE
Inventors: Armin Dr. 6367 Karben Holz; Klaus 6238 Hofheim Stoesser
Original assignee: Battelle Institut eV
Current assignee: Battelle Institut eV
Priority date: 1975-02-07
Filing date: 1975-02-07
Publication date: 1980-02-21
Also published as: DE2505089A1; DE2505089C3

Description

20 ser Luft ermittelt und in ein dem Schadstoffgehalt proportionales elektrisches Signal umgesetzt wird, mit einem Schadstoffsensor, dem die auf Schadstoff zu untersuchende Luft zugeführt wird, und Einrichtungen zur Messung und Registrierung des Schadstoffgehaltes, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines konstanten Luftstroms durch Filtereinrichtungen (5) und durch den Schadstoffsensor (6) hindurch ein Miniaturpumpsjstem (3" + 4) und zur Verknüpfung eines dem Schacuitoffgehalt proportionalen Signals mit einem mittels Oberflächenelektroden an dem Körper der zu überwachenden Person abgeleiteten Signals eine Korrelationsstufe (.10) vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Miniaturpumpsystem (3', 3" + 4) mit den Filtereinrichtungen (5) und dem Schadstoffsensor (6) sowie ein anschließendes Meß- und Auswertungs«ysrem in miniaturisierter Form ausgebildet und in der Arbeitskleidung oder dem Schutzhelm der zu überwachenden Person eingebaut ist.

Die Erfindung bezieht sich zunächst auf Verfahren zur kontinuierlichen Messung der Schadstoffbelastung

JS durch die Atemtätigkeit einer Person am Arbeitsort, sei es im geschlossenen Raum oder im Freien, wobei Luft aus der Umgebung des Arbeitsortes abgeleitet und der Schadstoffgehalt in dieser Luft ermittelt sowie registriert wird. Außerdem sind Vorrichtungen zur

w Durchführung solcher Verfahren Gegenstand der Erfindung.

Die Ermittlung und Überwachung der Schadstoffbelastung dient vor allem zum Schutz der Gesundheit an Arbeitsplätzen, die durch schädliche Gase, Staub

•Ti und Aerosole, die durch die Atemluft aufgenommen werden, belastet sind.

Es sind bereits im stationären Bereich einsetzbare Med- und Überwachungsgeräte bekannt, mit denen aus der Umgebung des Arbeitsplatzes kontinuierlich

¹K) eine gewisse Luftmenge abgeleitet und auf ihren Schadstoffgehalt untersucht wird. Dabei wird darauf geachtet, daß gewisse Maximatwerte des Schadstoff-Gehaltes in der Luft nicht überschritten werden. Auf diese Weise wird gewissermaßen der Arbeitsolatz

v> uDerwacnt, ment dagegen die tatsächliche Schadstoffbelastung der arbeitenden Person ermittelt; unberücksichtigt bleibt, daß z. B. bei körperlich sehr anstrengender Arbeit vergleichsweise sehr große Luftmengen eingeatmet werden, wodurch die subjektive

M) Schadstoffbelastung bei konstantem Schadstoffgehalt irs der Luft stark ansteigt. Außerdem kann mit bekannten Meßverfahren nicht berücksichtigt werden, daß die Schadstoffkonzentration an verschiedenen Stellen des Arbeitsortes sehr unerschiedlich sein kann, weil sie von Parametern, wie Entfernungen zur Schadstoffquelle und Luftzirkulation, abhängig ist.

Die bekannten ortsbeweglichen Meßgeräte sind nur zur diskontinuierlichen Messung geeignet. Sie werden

im allgemeinen mit Handpumpen betrieben und sind bereits aus diesen Gründen bei der Arbeit hinderlich. Außerdem gelten auch für solche Meßgeräte die vorgenannten Nachteile.

Ferner sind Verfahren bekannt, bei denen die Staubkonzentration bzw. der Verunreinigungsgrad der Luft bestimmt und registriert werden kann (Staub, Reinhaltung der Luft, 26 [!966] 10, S. 415-418; 33 [1973]5,S. 213-216;Chemie-Ing.-Techn.,45 [1973] 1, S. 36-40). Die Atemtätigkeit der zu schützenden Person wird bei diesen Verfahren ebenfalls nicht berücksichtigt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Schwierigkeiten zu überwinden und Hr. Meßverfahren zu entwickeln, m:i dem die tafsär-rMCne Belastung der zu schützenden Person durch Schadstoffe in der Atemluft ermittelt werden kann.

Es hat sich nun gezeigt, daS sie' 'lese Aufgabe mit dem beanspruchten Verfahren Ι,ζν. mit der beanspruchten Vorrichtung in U. .inisch sehr fortschrittlicher Weise lösen läßt. Dabei wird die Atemtätigkeit ermittelt und als wesentlicher Parameter bei der Auswertung der Meßwerte und Ermittlung der tatsächlichen Schadstoffbelastung der einzelnen Personen berücksichtigt.

Nach der Erfindung werden zur kontinuierlichen Ermittlung der Schadstoffbelastung einer Person durch Gberflächenelektroden an dem Körper der zu überwachenden Person physiologische Signale abgeleitet, die der augenblicklichen Atemtätigkeit entsprechen; einmal wird dabei eine der Atemluft annähernd proportionale Luftmenge aus der unmittelbaren Umgebung der Person entnommen und aus der Schadstoffmenge in dieser Luft die tatsächliche Schadstoffbelastung der Person mit Hilfe selbsttätig arbeitender Vorrichtungen ermittelt. Ein andermal wird eine konstante Luftmenge aus der Umgebung des Arbeitsortes entnommen, der Schadstoffgehalt in dieser Luft ermittelt und in ein der Schadstoffmenge proportionales elektrisches Signal umgesetzt. Dieses Signal wird mit einem weiteren elektrischen Signal korreliert, das dem durch Oberflächenelektroden gewonnenen physiologischen Signal entspricht. Das Ausgangssignal der Korrelationsstufe dient dann zur Ermittlung der effektiven S.hadstoffbelastung.

Handelt es sich bei den austretenden Schadstoffen um solche, d'e im menschlichen Körner gespeichert oder nur langsam in ihrer Wirkung neutralisiert werden, wird gemäß einer Ausführungsart der Erfindung eine Integration des Momentanwertes der Schadstoffbelastung durchgeführt und gespeichert.

Vorteilhafte Ausführungsbeispiele zum Aufbau der Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens in

b^iJ Υ«.ΐα·Λι.ι· aiiiu in ucii ucigeiugten unteran-

sprüchen 4 bis 8 beschrieben. Durch die vorgeschlagene Verwendung eines Miniaturpumpsystems läßt sich die gesamte Meßvorrichtung in derart kleiner Form ausbilden, daß sie in der Arbeitskleidung oder im Schutzhelm der zu schützenden Person untergebracht werden kann, wobei dann sehr nahe der wirklich interessierenden Stelle die Lssiimessung durchge führt und somit die wirkliche Schadstoffbelastung des Trägers dieser Meßeinrichtung sehr genau ermittelt werdet) kann.

Die wesentlichsten Vorteile der Erfindung gegenüber den bekannten Anordnungen lassen sich wie folgt zusammenfassen:

— Die effektive Schadstoffbelastung und nicht nur der Schadstoffgehalt in der Luft wird ermittelt,

— die individuelle Variation in der Atemtätigkeit und die damit verbundenen Unterschiede in der Schadstoffaufnahme werden bei der Messung

berücksichtigt,

— lokale und/oder kurzfristige Konzentrationsschwankungen im Schadstoffgehalt der Luft werden erfaßt, und zwar genauso, wie sie den

to Träger tatsächlich belasten,

— das gesamte Meßsystem läßt sich sehr klein und leicht aufbauen und kann somit in die Arbeitskleidung eingefügt werden, ohne daß die zu schützende Person in irgendeiner Weise behindert wird,

— die vergleichsweise sehr genaue Messung der (tatsächlichen) Schadstoffbelastung der zu überwachenden Person ermöglicht einen Einsatz an belasteten Arbeitsplätzen der hinsichtlich der

2« Präventation von Berufskrankheiten optimal bestimmt werden kann, und

— durch das Einfügen der Meßeii.. xhtung in die Arbeitskleidung oder den Schutzhelm läßt sich die Messung nicht nur in geschlossenen Räumen.

2> sondern auch im Freien durchführen.

Im folgender. ..ird die Erfindung anhand von A.usführungslcispielen und Figuren näher erläutert. Es zeigt in schematischer Vereinfachung

Fig. I ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1: und Fig. 2 ein Blockschaltbild der Vorrichtung zur Durchführung der Verfahrensvariante nach Anspruch 2.

Gemäß Fig. 1 werden von dem Körper der zu überwachenden Person über geeignete Oberflächenelektroden 1 physioiogische Signale abgegriffen, die der augenblicklichen Atemtätigkeit des Trägers entsprechen. Diese Signale werden nach einer Verstärkung in der Stufe 2 dazu benutzt, die Leistung eines jo Minäaturpumpsystems (3' + 4), das im wesentlichen aus dem Antriebsmotor 3' und der Pumpe 4 besteht, zu steuern. Im Luftstrom der Pumpe 4 befinden sich Filtereinrichtungen 5 und der eigentliche Schadstoffsensor 6, dessen Signale nach Verstärkung in der Stufe 7 einer Anzeige- und Registriereinheh 8 zugeführt werden. In dieser Anzeige-und Regis triereinheit wird :n dem vorliegenden Ausführungsbeispie' der Erfindung der Momentanwert über ein Meßgerät mit entsprechender Eichung oder über ein Warnsystem, ■so z. B. Licht- oder Tonsignal, angezeigt. Das Strom-Zeitintegral des Momentanwertes wird mit einem Mikrocoulometer gebildet und gespeichert. Diese Aufzeichnung ist nötie. wenn es sirh um O/*hi/)cf~ffhandelt, die im Körper gespeichert oder nur langsam in ihrer Wirkung neutralisiert werden.

Zur Stromversorgung dient die Batterie in der Stufe 11.

In der Varian;e nach Fig. 2 werden die ebenfalls

über Oberflächenelektroden 1 vom Körper des Trä-

bo gers abgegriffenen elektrischen Signale, die wiederum

einer Verstärkung in der Stufe 2 zu einer Multiplizieroder Korfelatiorisstufe 10 weitergeleitet.

In dem Luftstrom des Miniatursystems ^3" + 4), in der in diesem Fa'l der Pumpenmotor 3" mit konstanter Leistung betrieben wird, befinden sich wiederum Filtereinrichtungen S und der eigentliche Schadstoffsensor 6, dessen elektrische Ausgangssi-

gnale in der Stufe 7 verstärkt und dann dem zweiten Eingang der Multiplizier- oder Korrelationsstufe 10 zugeleitet werden. In der Stufe 10 werden dann die von der Atemtätigkeit und Von der Schadstoffmenge in der Luft abgeleiteten elektrischen Signale korre liert, anschließend in der Stufe 9 verstärkt und schließlich wiederum der Anzeige- und Registriereinheit 8, die der nach Fig. 1 gleicht« zugeführt. Die Stromversorgung übernimmt auch in diesem Fall eine Batterie 11.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

25 05 Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Messung der Schadstoffbelastung durch die Atemtätigkeit einer Person am Arbeitsort, bei dem Luft aus der Umgebung des Arbeitsortes abgeleitet und der Schadstoffgehali in der Luft ermittelt und registriert wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch Oberflächenelektroden an dem Körper der zu schützenden Person physiologische Signale abgeleitet werden, die der augenblicklichen Atemtätigkeit entsprechen, daß eine der Atemluft annähernd proportionale Luftmenge aus der Nähe der Person entnommen wird und daß aus der Schadstoffmenge in dieser Luft die tatsächliche Schadstoffbelastung der Person mit Hilfe selbsttätig arbeitender Vorrichtungen ermittelt wird.

2. Verfahren zur kontinuierlichen Messung der Schadstoffbelastung durch die Atemtätigkeit einer Person am /.-beitsort, bei dem Luft in konsta' -r Menge aus der Umgebung des Arbeitsortes ab_ö leitet und der Schadstoffgehalt in dieser Luft ermittelt und in ein dem Schadsfoffgehalt proportionales elektrisches Signal umgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch Oberflächenelektroden an dem Körper der zu schützenden Person physiologische Signale abgeleitet werden, die der augenblicklichen Atemtätigkeit entsprechen, daß die Signale in proportionale elektrische Signale umgewandelt und mit dem der Schadstoffmenge proportionalen elektrischen Signal korreliert werden, und daß aus den daraus erhaltenen Werten die tatsächliche Schadiuoffbei .itung der zu überwachenden Person mit Hilfe elbsttägig arbeitender Vorrichtungen ermittelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Integration des Momentanwertes der Srhsdstoffbeiastung durchgeführt und das Integra! gespeichert wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur kontinuierlichen Messung der Schadstoffbelastung durch die Atemiätigkeit einer Person am Arbeitsort, bei dem Luft aus der Umgebung des Arbeitsortes abgeleitet und der Schadstoffgehalt in der Luft ermittelt und registriert wird, mit einem Schadstoffsensor, dem die auf Schadstoffe zu untersuchende Luft zugeführt wird, und Einrichtungen zur Messung und Registrierung des Schadstoffgehaltes, dadurch gekennzeichnet, daß in den zu untersuchenden Luftstrom eines Miniaturpumpsystems (3' + 4) Filtereinrichtungen (5) und ein durch physiologische Signale in seiner Empfindlichkeitkeit gesteu w*»w h^ifcauoiviaaviiavji \vJ am nUIfJCI UCI CM UOerwachenden Person vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die von den am Körper der zu überwachenden Person angelegten Oberflächenelektroden (1) abgeleiteten Signale zur Steuerung fta~ D..m_n<> ί'ί'\ Aoc Hjiininlntvtictamc ti' -L· Λ\ -7t t UVl X UJ1J£/V y*r J UV^ lT|ini!imi^j«.lllj y±r ι -πj λ,μ geschaltet sind.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 zur kontinuierlichen Messung der Schadstoffbelastung durch die Atemtätigkeit einer Person am Arbeitsort, bei dem Luft in konstanter Menge aus der Umgebung des Arbeitsortes abgeleitet und der Schadstoffgehalt die-

IO